氧化溝處理城市污水探討

趙學耘 鄭喬予

1 概況

城市污水處理和綜合利用在環境保護工作中占重要地位，因此近年來我國各城市都在積極籌建城市污水處理廠，但是由于城市經濟的迅速發展和人民生活水平不斷提高，污水流量日益增加，而傳統的活性污泥法污水凈化工藝流程，處理設備龐大、占地多、運行費用較高。因此，研究和發展新型污水處理工藝和凈化設備，是我國當前城市建設的迫切需要。

2 氣溫、水溫和污水水質分析

2.1 氣溫、水溫

某縣為大陸性氣候，干燥少雨，7，8月份氣溫高，1，2月份氣溫低，一日內溫差比較大，最高達 38.4℃，中午氣溫高，夜間氣溫低。從1991年10月開始運轉以來經過冬季和春季幾個月的運轉，污水水溫逐月變化，夏季進水水溫較高，介于17℃～21℃之間，冬季水溫較低，池中水溫介于9℃～5℃，冬季進水水溫11℃～8℃，觀測表明池中水溫最低在2℃以上，此水溫屬于停水期間池內實測水溫，如供水正常情況最低為5℃，依據1983年《某縣城市污水生物處理中間實驗報告》試驗結論，認為5℃處理效果尚可，故可以認為城內污水水溫是可以進行污水處理的。

2.2 污水水質

該試驗項目、試驗場地選在某縣濱河第二苗圃，濱河西場泵站出水為水源，表1列有進水有機物的濃度。

表1 進水有機物的濃度匯總表 mg/L

由表1可以看出實際進水平均濃度:BOD比設計進水高出133 mg/L，SS比設計進水高出 138 mg/L。BOD和COD之間有很大的相關性，BOD/COD=0.5～0.8，表示可生化性。

本項目BOD5/COD=383/754=0.5，此值處于可以進行生物處理的低值，但對以后的處理造成一定的困難，因為所測數據期限較短，數據也不多，尚需多方收集。尤其變化水質幅度較大，尚需調查清楚，限期均勻排放，以改變水質現狀，提高處理效果。

3 試驗流程及設備

本項目涉及由南、北二池的工藝流程。

3.1 單池流程及設備

根據項目要求南池選用分流交替運行式氧化溝設計規模為300 t/d，3條渠道每條渠道長15 m，寬2 m。這種氧化溝由3個渠道組成，它具有交替式氧化溝的特點，又有合建式氧化溝的優點:布置緊湊、占地小、土建費用低。該系統的工作程序為:1，2渠道作曝氣池時，污水進入1池即與池內循環混合液混合，充氧并在1，2渠道內環流，此時3渠道作沉淀池用，出水由出流堰排放。而當1，2渠道內混合液污泥濃度逐漸降低至一定值時，關閉 3渠道的出流堰，停止出水，同時開啟渠道的閘門。關閉2渠道的閘門，這時2，3渠的功能轉換，2渠作沉淀池，1，3渠道為循環曝氣。2渠靜沉0.5 h后開啟出流堰，沉淀池繼續工作。

3.2 試驗設備

為了進行對不同設備充氧量及電耗的比較選擇了兩種設備:1)曝氣轉刷直徑為700 mm，長1 300 mm，轉速為40 r/min～120 r/min，淹沒水深為120 mm～200 mm，調速電機功率為3.6 kW，設計動力效率為1.7的旋流式預沉池。2)鼓風機:型號B22×15羅茨鼓風機，轉速 1 450 r/min，流量:6.5 m3/min。

4 活性污泥的培養與實驗運行情況

4.1 活性污泥的培養

考慮到進入10月份后天氣漸冷，污水水溫降低，決定在設備安裝前采用活性污泥培養池進行菌種培養(因包頭地區目前尚未有二級處理活性泥法可供利用)，培養池尺寸為長×寬×高=6 m×2 m×1.5 m，曝氣采用 D=50 mm穿孔曝氣，分別設兩根上清液排出管，1991年9月5日向培養池中加入一部分原生污水，投入一車(3 t)新鮮糞便，這時考慮池內有機物濃度還達不到 1 000 mg/L，決定采用青山區北郊污水廠一級處理后雙層沉淀池中排出的經過硝化的污泥為微生物營養，因為其中和空氣接觸的污泥中生長好氧微生物，是可以作為菌種直接接種，同時硝化污泥中含有大量有機物是微生物生長所必需的養料。6日采用吸泥車加入硝化污泥一車，而后進行大量曝氣。這是在培養池污泥上清液中，COD 700 mg/L～1 000 mg/L，BOD約300 mg/L～500 mg/L，保持較高有機物濃度，混合液溶解氧濃度在2 mg/L～4 mg/L左右，進行悶曝培養，同時每天排出一部分沉淀后的上清液，補充污水，曝氣培養4 d后，鏡檢出草履蟲、豆形蟲和藻類，6 d～7 d后出現鐘蟲和蓋纖蟲等，再經過幾天培養后，混合液沉降比達到14%～15%，這時每日投加1次～2次高濃度的污水，又經過一周培養后，沉降比達到15%～20%，混合液濃度在2 000 mg/L左右，原生動物增多，以纖毛蟲為主，這就表明活性污泥已經成熟，培養即結束，培養期間溫度為16℃，共用 18 d時間。

4.2 試驗運行情況

培養后活性污泥應馬上放入池中馴化，經過觀察和取樣分析，污水處理效果不佳，經研究分析主要有下列原因:

1)活性污泥沒有及時做到馴化工作，微生物營養不足，影響污水處理效果。2)原生污水濃度不穩定，BOD5最低時200 mg/L，最高時590 mg/L;COD最低時519 mg/L，最高時1006 mg/L;SS最低時197 mg/L，最高時790 mg/L。而且水溫偏低，與原設計水質資料不相符。3)進水流量偏大，近1 088 m3/d(設計為600 m3/d)，流量沖擊負荷高。在通水后第二天又投加兩車新鮮糞便繼續悶曝馴化。取樣結果處理效率有了明顯好轉逐步達到冬季處理效果，我們認為只要泵站不停水，池內水循環正常，冬季水溫是可以保證5℃以上，1992年又經過春季幾個月的運轉，水工構筑物基本符合設計要求，水質指標好轉，BOD5出水51 mg/L～82 mg/L，COD出水40 mg/L～60 mg/L，SS出水60 mg/L～92 mg/L。

根據上列處理效果分析，冬季效果肯定要差些，這是規律。如果在此基礎上進一步加強管理，改善水質條件控制流量以減少水質和水量沖擊，初步分析冬季去除率可在70%～80%左右。

5 寒冷地區的設計問題

要考慮到充氧設備冬季結冰，設備本身負荷增大。因此在選擇設備功率時要適當放寬，從BOD5的去除率來說，池內水溫降到5℃～8℃左右時沒有發現去除效果有明顯下降的現象，而不需專門設置保溫覆蓋等設施。溝內臨變當降到2℃時去除效果明顯下降，但是水溫較低時如果能保持一定的MLSS濃度，仍可得到一定的處理效果。我們認為，對于水溫在5℃以下的寒冷地區，為了防止處理效果降低，在不大幅度增加運行經費和基建費的條件下，應考慮適當增設保溫設施。有關資料介紹水溫低時對處理過程帶來的影響不光是生化反應速度變慢，水的粘性也會增加，給污泥沉淀帶來不良影響。此外，氣溫特別低的地區，沉淀區內會產生溫度并重流，導致污泥流失。

綜上所述已初步顯示氧化溝污水處理技術是具有突出優越性的一種二級處理工藝，在我國目前的技術、經濟條件很值得重視、研究、推廣使用，以促進我國城市污水處理的發展。